机械采棉机器人设计

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1、基于MATLAB的采棉机器人设计目录第一章绪论31.1课题背景31.2国内外研究现状51.3课题研究意义91.4研究内容10第二章采棉机器人机械手正运动学研究112.1机器人运动学概述112.2机器人的位姿描述122.2.1位姿的描述形式122.2.2手部的位姿描述方法132.3机器人的位姿分析142.3.1连杆坐标系152.3.2D-H参数162.3.3连杆矩阵变换和正运动学方程162.4机械手正运动学分析182.4.1机械手的关节结构182.4.1机械手运动学建模222.4.2机械手运动学正解252.5数学模型的验证27第三章采棉机器人机械手逆运动学研究113.1机器人运动学概述11

2、3.2机器人的位姿描述123.2.1位姿的描述形式123.2.2手部的位姿描述方法133.3机器人的位姿分析143.3.1连杆坐标系153.3.2D-H参数163.3.3连杆矩阵变换和逆运动学方程163.4机械手逆运动学分析183.4.1机械手的关节结构183.4.1机械手运动学建模223.4.2机械手运动学逆解25第四章基于MATLAB的正运动学仿真294.1MATLAB简介294.2机械手正运动学仿真314.2.1连杆参数设定324.2.2建立仿真模型324.3机械手正运动学仿真354.3.1仿真说明364.3.2仿真结果分析36第五章结论395.1论文总结395.2课题展望39参考

3、文献40致谢43摘要针对我国棉花品种多、纤维短、收获期长等特点，在短时间内无法改变棉花农艺的情况下，研制智能型采棉机器人已迫在眉睫。它的提出在采棉效率和采摘品质之间找到了良好的平衡点，十分适合我国棉花收获的实际情况。课题重点讨论了智能型采棉机器人机械手的正运动学问题，应用机器人运动学求解的常用方法—D-H法，建立机械手的运动学数学模型，推导出机械手正运动学方程。全套图纸，加在正运动学分析的基础上，利用Matlab中的RoboticsToolbox工具箱对该机械手进行仿真建模,并对正运动学进行了实例仿真。通过仿真,分析了机械手末端执行器的运动情况,得到了机械手末端在不同坐标空间的各种运动参

4、数曲线和数据,验证了连杆参数设计的合理性和运动算法的正确性,为机器人动力学、控制和规划的研究提供了可靠的依据。本文的研究对象是采棉机器人机械手，为了获得采棉机器人机械手的运动学模型，采用了D-H变换法，得到了机器人连杆及关节的参数表。在此基础上推导出了机器人机械手运动学正解模型和逆解模型。在MATLAB环境下，绘制出了机器人工作空间。用RoboticsToolbox工具箱对该机械手正运动学和逆运动学进行仿真建模。通过仿真，分析了机械手的运动情况,得到了机械手在不同坐标空间的各种运动参数曲线和数据,验证了验证了连杆参数设计的合理性和运动算法的正确性,为机器人动力学、控制和规划的研究提供了可

5、靠的依据。关键词：采棉机器人；正运动学；仿真Titleforwardkinematicsanalysisandsimulationofcotton-pickingrobotAbstractTraditionalmethodrestrictsthecotton-pickingefficientandcost,andthemechanizationofcotton-pickinghasn’tspreadeasilybecausetherearesomedistinguishfeatureofourcountry’scotton,whicharethemanytypes,theshortfib

6、er,thelongperiodofharvestingandsoon.Inthissituationtheresearchfortheintelligentcotton-pickingrobotisveryurgent,whichcanfindabalancebetweenefficientandquality.Theproblemofthekinematicsofcotton-pickingrobotwasdiscussedbasedonthekinematicsequation,whichwasbuiltbyD-Hcoordinationsystem.Therobotmodelin

7、gandtheforwardkinematicsexamplesweresimulatedwiththeRoboticsToolboxofMatlabprogramlanguage.Basedonthesimulation,themotionoftherobotwasanalyzed,thecurvilinearfigureandthedataindifferentcoordinatewereobtained.Thesimulati